世界的本源是物理学家所认为的,由粒子和力场构成的吗?

基本粒子和场的分界含混不清。量子场论为每种基本粒子都配上一个相应的场,因此如果有电子就一定有电场。而从另一角度来说,力场并不是连续的,而呈量子化,因而产生了像声子(phonon)这样的粒子。如此一来,粒子和场的区分看起来就是人为定义的,物理学家常常会谈论这两个概念哪个更基础。直到今天,我们在描述中仍然使用粒子和场这两个概念,尽管大多数物理学家都承认,这些经典概念并不符合量子场论描述的内容。如果我们对“粒子”和“场”的传统认知观念并不符合理论描述,物理学家和哲学家就必须弄清楚用什么来取而代之。

面对这两种标准的经典概念带来的困境,物理学界中的一些哲学家已经开始构想一些更 “玄幻”的基元来替代它们。他们提出,物质世界最基本的构成应该是一些无法具象的内容,比如说“联系”和“属性”。一个颠覆性的想法是,宇宙万物都可以被还原成无形的内容,而不必借助任何实体概念。这实在是一个违背常理的革命性想法,但有些支持者认为,物理学会迫使我们接受这种革命。

首先,经典概念中的粒子意味着局域在某个位置附近的某种存在,但量子场论中的“粒子”并没有明确定义的位置:你身体中的某个粒子并不严格局限于你的身体之内,如果有人想要测量它的位置,他会发现,这个粒子有很小但不为零的概率出现在遥远的宇宙边际。虽然这个问题在早期量子理论中就已经出现,但随着理论物理学家将量子力学和狭义相对论揉合在一起,问题就变得更严重了。相对论性量子粒子(relativistic quantum particle) 极其狡猾,它们居无定所,浩瀚宇宙处处为家。

粒子无法精确定位导致了一个极端情况出现——在量子场论中,真空会有相互矛盾的性质。假设你现在有一个完整的真空,按照定义就是包含0个粒子的状态,但局限到其中某个有限区域,你看到的情况会与真空大相径庭。换句话说,虽然你家里整体空空如也,但处处都能找到粒子。要是消防员问你屋里还有没有人,你回答说整体上没有,但等他冲进火海却发现每间屋里都挤满了人,他肯定会质疑你的精神是否正常。